Istio 1.6架構及性能

Istio 架構

Istio 服務網格從邏輯上分為數據平面和控制平面。

• 數據平面 由一組智能代理（Envoy）組成，被部署為 sidecar。這些代理負責協調和控制微服務之間的所有網絡通信。他們還收集和報告所有網格流量的遙測數據。
• 控制平面 管理並配置代理來進行流量路由。

Istio 核心組件

下圖展示了組成每個平面的不同組件：

Istio 中的流量分為數據平面流量和控制平面流量。

• 數據平面流量是指工作負載的業務邏輯發送和接收的消息
• 控制平面流量是指在 Istio 組件之間發送的配置和控制消息用來編排網格的行為
• Istio 中的流量管理特指數據平面流量

Envoy

Istio 使用 Envoy 代理的擴展版本。Envoy 是用 C++ 開發的高性能代理，用於協調服務網格中所有服務的入站和出站流量。Envoy 代理是唯一與數據平面流量交互的 Istio 組件。

Envoy 代理被部署為服務的 sidecar，在邏輯上為服務增加了 Envoy 的許多內置特性，例如:

• 動態服務發現
• 負載均衡
• TLS 終端
• HTTP/2 與 gRPC 代理
• 熔斷器
• 健康檢查
• 基於百分比流量分割的分階段發布
• 故障注入
• 豐富的指標

這種 sidecar 部署允許 Istio 提取大量關於流量行為的信號作為屬性。Istio 可以使用這些屬性來實施策略決策，並將其發送到監視系統以提供有關整個網格行為的信息。

由 Envoy 代理啟用的一些 Istio 的功能和任務包括:

• 流量控制功能：通過豐富的 HTTP、gRPC、WebSocket 和 TCP 流量路由規則來執行細粒度的流量控制。
• 網絡彈性特性：重試設置、故障轉移、熔斷器和故障注入。
• 安全性和身份驗證特性：執行安全性策略以及通過配置 API 定義的訪問控制和速率限制。
• 基於 WebAssembly 的可插拔擴展模型，允許通過自定義策略實施和生成網格流量的遙測。

Pilot

Pilot 為 Envoy sidecar 提供服務發現、用於智能路由的流量管理功能（例如，A/B 測試、金絲雀發布等）以及彈性功能（超時、重試、熔斷器等）。

Pilot 將控制流量行為的高級路由規則轉換為特定於環境的配置，並在運行時將它們傳播到 sidecar。Pilot 將特定於平台的服務發現機制抽象出來，並將它們合成為任何符合 Envoy API 的 sidecar 都可以使用的標准格式。

下圖展示了平台適配器和 Envoy 代理如何交互。

1. 平台啟動一個服務的新實例，該實例通知其平台適配器。
2. 平台適配器使用 Pilot 抽象模型注冊實例。
3. Pilot 將流量規則和配置派發給 Envoy 代理，來傳達此次更改。

Citadel

Citadel通過內置的身份和證書管理，可以支持強大的服務到服務以及最終用戶的身份驗證。您可以使用 Citadel 來升級服務網格中的未加密流量。使用 Citadel operator 可以執行基於服務身份的策略。

Galley

Galley 是 Istio 的配置驗證、提取、處理和分發組件。它負責將其余的 Istio 組件與從底層平台（例如 Kubernetes）獲取用戶配置的細節隔離開來。

Istio 部署模型

您可以將單個網格配置為包括多集群。多集群部署可為您提供更大程度的隔離和可用性，但會增加復雜性。 如果您的系統具有高可用性要求，則可能需要集群跨多個可用區和地域。 對於應用變更或新的版本，您可以在一個集群中配置金絲雀發布，這有助於把對用戶的影響降到最低。 此外，如果某個集群有問題，您可以暫時將流量路由到附近的集群，直到解決該問題為止。

Istio 1.6 性能總結

Istio 負載測試 網格包含了 1000 個服務和 2000 個 sidecar，全網格范圍內，QPS 為 70,000。 在使用 Istio 1.6 運行測試后，我們得到了如下結果：

• 通過代理的 QPS 有 1000 時，Envoy 使用了 0.5 vCPU 和 50 MB 內存。
• 網格總的 QPS 為 1000 時，istio-telemetry 服務使用了 0.6 vCPU。
• Pilot 使用了 1 vCPU 和 1.5 GB 內存。
• 90% 的情況 Envoy 代理只增加了 2.8 ms 的延遲。

參考文獻

https://preliminary.istio.io/docs/ops/deployment/architecture/

https://preliminary.istio.io/zh/docs/ops/deployment/architecture/

https://preliminary.istio.io/zh/docs/ops/deployment/deployment-models/

https://preliminary.istio.io/docs/ops/deployment/performance-and-scalability/

https://preliminary.istio.io/docs/ops/deployment/requirements/